CN204631677U - 一种功率控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率控制电路，所述电路用于缓启动电路；所述缓启动电路包括P型金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述P型MOSFET的栅极接所述缓启动电路的第三端；所述功率控制电路的输入端接收输入电压，所述功率控制电路的输出端接所述缓启动电路的第三端；所述功率控制电路，用于在所述缓启动电路上电时，控制所述P型MOSFET的漏极电流随着接收到的输入电压的增加而变大。采用本实用新型的功率控制电路，能够限制缓启动电路上电时在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致失效的问题。

Description

一种功率控制电路

技术领域

本实用新型涉及缓启动技术领域，尤其涉及一种功率控制电路。

背景技术

分立缓启动电路由于成本低、电路简单、可靠性高等优点，在业界热插拔电路中被广泛应用。但是，随着输入电压的不断提高，单板功率越来越大，作为缓启动电路的核心部件P型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的应力也不断增加。如果超过了P型MOSFET的SOA(Safe operating area,安全工作区)范围，就会造成晶体管失效。

对于分立缓启动电路，在热插拔上电瞬间，P型MOSFET工作在线性区，DS(漏极-源极)两端承受很大的电压。由于输出负载电容的存在，在P型MOSFET上产生很大的功率冲击，使得P型MOSFET很容易进入热不稳定区，从而造成器件失效。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种功率控制电路，该电路能够限制缓启动电路上电时在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致失效的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

根据本申请实施例的第一方面，提供一种功率控制电路，所述电路用于缓启动电路；

所述缓启动电路包括：P型金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第一电容和第二电容；

其中，所述P型MOSFET的源极和所述第一电容的一端接所述缓启动电路的第一端，所述第一电容的另一端接所述二极管的阳极和所述第一电阻的一端；

所述P型MOSFET的漏极接所述缓启动电路的第二端；所述P型MOSFET的栅极接所述缓启动电路的第三端；

所述第一二极管的阴极和所述第二电阻的一端接所述P型MOSFET的栅极；

所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端接地；所述第二电容接在所述P型MOSFET的漏极和所述P型MOSFET的栅极之间；

所述功率控制电路的输入端接收输入电压，所述功率控制电路的输出端接所述缓启动电路的第三端；

所述功率控制电路，用于在所述缓启动电路上电时，控制所述P型MOSFET的漏极电流随着接收到的输入电压的增加而变大。

其中，所述功率控制电路包括：NPN型三极管和第三电阻；

所述NPN型三极管的基极接所述功率控制电路的输入端；

所述NPN型三极管的发射极经所述第三电阻接地；

所述NPN型三极管的集电极接所述功率控制电路的输出端。

其中，所述功率控制电路的输入端接电压源；

所述电压源的输出电压由小变大。

其中，所述功率控制电路还包括：第四电阻；

所述第四电阻接在所述NPN型三极管的基极和所述功率控制电路的输入端之间；

所述功率控制电路的输入端接所述缓启动电路的第二端。

其中，所述功率控制电路还包括：第五电阻和第三电容；

所述第三电容接在所述NPN型三极管的基极和所述功率控制电路的输入端之间；

所述功率控制电路的输入端接所述缓启动电路的第二端；

所述第五电阻接在所述NPN型三极管的基极和地之间。

其中，所述缓启动电路还包括：第六电阻、第七电阻、第二二极管和第三电容；

其中，所述第六电阻和所述第二电容串联后接在所述P型MOSFET的漏极和所述第一二极管的阴极之间；

所述第七电阻的一端接所述P型MOSFET的栅极，所述第七电阻的另一端接所述第一二极管的阴极；

所述第七电阻和所述第一二极管的阴极的公共端接所述缓启动电路的第三端；

所述第二二极管的阴极接所述第一二极管的阳极，所述第二二极管的阳极接地。

其中，所述功率控制电路和所述缓启动电路相互独立设置；

或者，

所述功率控制电路和所述缓启动电路集成为一体。

本申请实施例中，在缓启动电路上电时，通过所述功率控制电路控制缓启动电路的P型MOSFET的漏极电流，使得P型MOSFET的漏极电流随着功率控制电路的输入电压的增加而变大。

由此使得，该功率控制电路能够有效的抑制缓启动电路上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。

附图说明

图1为本申请的功率控制电路的一个实施例的电路图；

图2a为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的输出电压的波形对比图；

图2b为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的P型MOSFET的漏极电流的波形对比图；

图2c为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的功率的波形对比图；

图3为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图；

图4为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图；

图5为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图；

图6为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图；

图7为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

本申请实施例的功率控制电路用于典型的缓启动电路。该功率控制电路能够限制缓启动电路上电时在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致失效的问题。

参照图1，为本申请的功率控制电路的一个实施例的电路图。该电路用于对典型的缓启动电路10的功率控制。

如图1所示，所述缓启动电路10可以包括：P型MOSFET Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2。

其中，所述P型MOSFET Q1的源极和第一电容C1的一端接所述缓启动电路10的第一端，所述第一电容C1的另一端接所述第一二极管D1的阳极和所述第一电阻R1的一端。

所述P型MOSFET Q1的漏极接所述缓启动电路10的第二端；所述P型MOSFET Q1的栅极接所述缓启动电路10的第三端。

所述第一二极管D1的阴极和所述第二电阻R2的一端接所述P型MOSFETQ1的栅极。

所述第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端接地。

所述第二电容C2接在所述P型MOSFET Q1的漏极和所述P型MOSFET Q1的栅极之间。

对于图1所示的典型的缓启动电路10，在热插拔上电瞬间，会在所述P型MOSFET Q1上产生很大的功率冲击，使得所述P型MOSFET Q1很容易进入热不稳定区，造成器件失效。

因此，本申请实施例提供一种功率控制电路20。该功率控制电路20的输入端接收输入电压，所述输入电压在缓启动电路10上电时由小到大逐渐增加。所述功率控制电路20的输出端接所述缓启动电路10的第三端。其中，所述缓启动电路10的第三端接所述缓启动电路10的P型MOSFET Q1的栅极，所述功率控制电路20用于控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流。

所述功率控制电路20，用于在所述缓启动电路10上电时，控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流随着所述输入电压的增加而变大。由此使得，该功率控制电路20能够有效的抑制缓启动电路10上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。

如图1所示，为本申请的功率控制电路的一个实施例的电路图。所述功率控制电路20可以包括：第三电阻R3、第四电阻R4和NPN型三极管Q2。

所述NPN型三极管Q2的基极接所述第四电阻R1的一端，所述第四电阻R4的另一端接所述功率控制电路20的输入端，所述功率控制电路20的输入端接所述缓启动电路10的第二端。

所述NPN型三极管Q2的发射极经所述第三电阻R3接地。

所述NPN型三极管Q2的集电极接所述功率控制电路20的输出端，所述功率控制电路20的输出端接所述缓启动电路10的第三端，即为接所述P型MOSFET Q1的栅极，用于控制所述P型MOSFET Q1的栅极电流。

需要说明的是，图1所示实施例中，所述NPN型三极管Q2的基极经第四电阻R4接所述缓启动电路10的第二端，即为所述功率控制电路20接收所述缓启动电路10的输出电压Vout作为输入电压。在缓启动电路10上电时，其输出电压Vout随着时间会由小至大逐渐增加。

下面结合图1，对本申请实施例的功率控制电路20的工作原理进行介绍。如图1所示，在缓启动电路10上电时，随着P型MOSFET Q1的逐渐开启，其上的反向击穿电压Vds会不断减小，随之该缓启动电路10的输出电压Vout不断增加，使得三极管Q2的基极电压增大，其上的基极电流Ib增大。该三极管Q2的集电极电流Ice＝β×Ib会随着基极电流Ib的增大而增大，从而P型MOSFET Q1的栅极电流和第二电容C2上的充电电流也会由小变大，控制了MOSFE Q1的开启程度，使得P型MOSFET Q1的漏极电流Id由小变大，实现了上电时对P型MOSFET Q1的功率控制，有效防止P型MOSFET Q1因进入热不稳定区而导致的器件失效问题。

参照图2a，为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的输出电压的波形对比图。其中，图2a中，曲线①为传统缓启动电路上电仿真时输出电压Vout的波形图；曲线②为本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路上电仿真时输出电压Vout的波形图。

参照图2b，为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的P型MOSFET的漏极电流的波形对比图。其中，图2b中，曲线①为传统缓启动电路上电仿真时P型MOSFET的漏极电流Id的波形图；曲线②为本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路上电仿真时P型MOSFET的漏极电流Id的波形图。

参照图2c，为传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路的功率的波形对比图。其中，图2c中，曲线①为传统缓启动电路上电仿真时的功率的波形图；曲线②为本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路上电仿真时的功率的波形图。其中，所述功率是指反向击穿电压Vds与P型MOSFET Q1的漏极电流Id的乘积。

需要说明的是，图2a、2b和2c是在相同电路参数、相同负载电容等条件下，分别对传统缓启动电路和本申请的功率控制电路作用下的缓启动电路进行上电仿真得到的波形图。

对比图2a和图2b可见，传统的缓启动电路的上电波形电流值是恒定的。开始时刻，P型MOSFET Q1的反向击穿电压Vds非常高，使得P型MOSFET Q1瞬间承受的功率非常大。尤其是在输出电容比较大的时候，这种情况会更加明显，对P型MOSFET Q1的SOA能力要求很高。

结合图2b可见，通过本申请的功率控制电路对缓启动电路的作用，可以使得在上电时，P型MOSFET Q1的漏极电流Id与反向击穿电压Vds成反比。即为P型MOSFET Q1的漏极电流Id随着反向击穿电压Vds的减小而逐渐增大，以保证反向击穿电压Vds在高压时有较小的漏极电流Id。从而保证了总功率比较小，降低了P型MOSFET Q1的应力。

通过对比可见，在相同条件下，传统缓启动电路上电时，P型MOSFET Q1的功率最大可达72W。而加入本申请的功率控制电路后，P型MOSFET Q1的功率最大只有56W，降低了16W。在实际应用中，缓启动电路10的输出负载电容越大，采用本申请的功率控制电路后降低的功率将越多。

由此可见，本申请实施例中，在所述缓启动电路10上电时，通过所述功率控制电路20控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流Id，使得所述P型MOSFETQ1的漏极电流Id随着所述功率控制电路20的输入电压的增加而变大。由此使得，该功率控制电路20能够有效的抑制缓启动电路10上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。

参照图3，为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。该电路用于对缓启动电路10的功率控制。

图3所示的功率控制电路30包括：NPN型三极管Q2、第三电阻R3和电压源40。

所述NPN型三极管Q2的基极接所述功率控制电路30的输入端，接所述电压源40。

所述NPN型三极管Q2的发射极经所述第三电阻R3接地。

所述NPN型三极管Q2的集电极接所述功率控制电路30的输出端，接所述缓启动电路10的第三端，即为接所述P型MOSFET Q1的栅极，用于控制所述MOSFET Q1的栅极电流。

其中，在所述缓启动电路10上电时，所述电压源40的输出电压由小至大逐渐增加。

下面结合图3，对本申请实施例的功率控制电路30的工作原理进行介绍。如图3所示，在缓启动电路10上电时，随着电压源40的输出电压不断增加，三极管Q2的基极电压增大，其上的基极电流Ib增大。该三极管Q2的集电极电流Ice＝β×Ib会随着基极电流Ib的增大而增大，从而P型MOSFET Q1的栅极电流和第二电容C2上的充电电流也会由小变大，控制了P型MOSFE Q1的开启程度，使得P型MOSFET Q1的漏极电流Id由小变大，实现了上电时对P型MOSFET Q1的功率控制，有效防止P型MOSFET Q1因进入热不稳定区而导致的器件失效问题。

参照图4，为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。该电路用于对缓启动电路10的功率控制。

图4所示的功率控制电路50包括：第三电阻R3、第五电阻R5、NPN型三极管Q2和第三电容C3。

所述NPN型三极管Q2的基极接所述第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端接所述功率控制电路50的输入端，所述功率控制电路50的输入端接所述缓启动电路10的第二端。

所述NPN型三极管Q2的发射极经所述第三电阻R3接地。

所述NPN型三极管Q2的集电极接所述功率控制电路20的输出端，所述功率控制电路20的输出端接所述缓启动电路10的第三端，即为接所述P型MOSFET Q1的栅极，用于控制所述P型MOSFET Q1的栅极电流。

所述第五电阻R5接在所述NPN型三极管Q2的基极和地之间。

需要说明的是，图4所示实施例中，所述功率控制电路20的输入端经第三电容C3接所述缓启动电路10的第二端，即为所述功率控制电路20接收所述缓启动电路10的输出电压Vout作为输入电压。在缓启动电路10上电时，其输出电压Vout随着时间会由小至大逐渐增加。

下面结合图4，对本申请实施例的功率控制电路50的工作原理进行介绍。如图4所示，在缓启动电路10上电时，随着P型MOSFET Q1的逐渐开启，其上的反向击穿电压Vds会不断减小，随之该缓启动电路10的输出电压Vout不断增加，使得NPN型三极管Q2的基极电压增大，其上的基极电流Ib增大。该NPN型三极管Q2的集电极电流Ice＝β×Ib会随着基极电流Ib的增大而增大，从而P型MOSFET Q1的栅极电流和第二电容C2上的充电电流也会由小变大，控制了P型MOSFE Q1的开启程度，使得P型MOSFET Q1的漏极电流Id由小变大，实现了上电时对P型MOSFET Q1的功率控制，有效防止P型MOSFET Q1因进入热不稳定区而导致的器件失效问题。

参照图5，为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。该电路用于对缓启动电路的功率控制。

图5所示电路与图1所示电路的区别在于，所述缓启动电路60还可以包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第二二极管D2和第三电容C3。

其中，所述第六电阻R6和所述第二电容C2串联后接在所述P型MOSFETQ1的漏极和所述第一二极管D1的阴极之间。

所述第七电阻R7的一端接所述P型MOSFET Q1的栅极，所述第七电阻的R7另一端接所述第一二极管D1的阴极。

所述第七电阻R7和所述第一二极管D1的阴极的公共端接所述缓启动电路的第三端。

所述第二二极管D2的阴极接所述第一二极管D1的阳极，所述第二二极管D2的阳极接地。

图5所示的功率控制电路与图1所示的功率控制电路结构相同，且图5所示的功率控制电路的工作原理也与图1所示的相同，用于在所述缓启动电路60上电时，控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流Id随着所述输入电压的增加而变大。由此使得，该功率控制电路20能够有效的抑制缓启动电路60上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。在此不再赘述。

参照图6，为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。该电路用于对缓启动电路的功率控制。

图6所示电路与图3所示电路的区别在于，所述缓启动电路60还可以包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第二二极管D2和第三电容C3。

其中，所述第六电阻R6和所述第二电容C2串联后接在所述P型MOSFETQ1的漏极和所述第一二极管D1的阴极之间。

所述第七电阻R7的一端接所述P型MOSFET Q1的栅极，所述第七电阻的R7另一端接所述第一二极管D1的阴极。

所述第七电阻R7和所述第一二极管D1的阴极的公共端接所述缓启动电路的第三端。

所述第二二极管D2的阴极接所述第一二极管D1的阳极，所述第二二极管D2的阳极接地。

图6所示的功率控制电路与图3所示的功率控制电路结构相同，且图6所示的功率控制电路的工作原理也与图3所示的相同，用于在所述缓启动电路60上电时，控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流Id随着所述输入电压的增加而变大。由此使得，该功率控制电路30能够有效的抑制缓启动电路60上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。在此不再赘述。

参照图7，为本申请的功率控制电路的另一个实施例的电路图。该电路用于对缓启动电路的功率控制。

图7所示电路与图4所示电路的区别在于，所述缓启动电路60还可以包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第二二极管D2和第三电容C3。

其中，所述第六电阻R6和所述第二电容C2串联后接在所述P型MOSFETQ1的漏极和所述第一二极管D1的阴极之间。

所述第七电阻R7的一端接所述P型MOSFET Q1的栅极，所述第七电阻的R7另一端接所述第一二极管D1的阴极。

所述第七电阻R7和所述第一二极管D1的阴极的公共端接所述缓启动电路的第三端。

所述第二二极管D2的阴极接所述第一二极管D1的阳极，所述第二二极管D2的阳极接地。

图7所示的功率控制电路与图4所示的功率控制电路结构相同，且图7所示的功率控制电路的工作原理也与图4所示的相同，用于在所述缓启动电路60上电时，控制所述P型MOSFET Q1的漏极电流Id随着所述输入电压的增加而变大。由此使得，该功率控制电路50能够有效的抑制缓启动电路60上电瞬间在P型MOSFET上产生的功率，解决上电时P型MOSFET进入热不稳定区导致的器件失效的问题。在此不再赘述。

本申请实施例中，所述功率控制电路可以如前述任一实施例所示，以单独的电路结构独立于所述缓启动电路存在，实现对缓启动电路上电时刻的功率控制。

在本申请其他实施例中，所述功率控制电路还可以作为一个电路模块，被包括于所述缓启动电路之中。即为，该功率控制电路和所述缓启动电路集成为一体设置。

需要说明的是，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三、第四、第五、第六等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种功率控制电路，其特征在于，所述电路用于缓启动电路；

所述缓启动电路包括：P型金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第一电容和第二电容；

其中，所述P型MOSFET的源极和所述第一电容的一端接所述缓启动电路的第一端，所述第一电容的另一端接所述二极管的阳极和所述第一电阻的一端；

所述P型MOSFET的漏极接所述缓启动电路的第二端；所述P型MOSFET的栅极接所述缓启动电路的第三端；

所述第一二极管的阴极和所述第二电阻的一端接所述P型MOSFET的栅极；

所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端接地；所述第二电容接在所述P型MOSFET的漏极和所述P型MOSFET的栅极之间；

所述功率控制电路的输入端接收输入电压，所述功率控制电路的输出端接所述缓启动电路的第三端；

所述功率控制电路，用于在所述缓启动电路上电时，控制所述P型MOSFET的漏极电流随着接收到的输入电压的增加而变大。

2.根据权利要求1所述的功率控制电路，其特征在于，所述功率控制电路包括：NPN型三极管和第三电阻；

所述NPN型三极管的基极接所述功率控制电路的输入端；

所述NPN型三极管的发射极经所述第三电阻接地；

所述NPN型三极管的集电极接所述功率控制电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的功率控制电路，其特征在于，所述功率控制电路的输入端接电压源；

所述电压源的输出电压由小变大。

4.根据权利要求2所述的功率控制电路，其特征在于，所述功率控制电路还包括：第四电阻；

所述第四电阻接在所述NPN型三极管的基极和所述功率控制电路的输入端之间；

所述功率控制电路的输入端接所述缓启动电路的第二端。

5.根据权利要求2所述的功率控制电路，其特征在于，所述功率控制电路还包括：第五电阻和第三电容；

所述第三电容接在所述NPN型三极管的基极和所述功率控制电路的输入端之间；

所述功率控制电路的输入端接所述缓启动电路的第二端；

所述第五电阻接在所述NPN型三极管的基极和地之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的功率控制电路，其特征在于，所述缓启动电路还包括：第六电阻、第七电阻、第二二极管和第三电容；

其中，所述第六电阻和所述第二电容串联后接在所述P型MOSFET的漏极和所述第一二极管的阴极之间；

所述第七电阻的一端接所述P型MOSFET的栅极，所述第七电阻的另一端接所述第一二极管的阴极；

所述第七电阻和所述第一二极管的阴极的公共端接所述缓启动电路的第三端；

所述第二二极管的阴极接所述第一二极管的阳极，所述第二二极管的阳极接地。

7.根据权利要求1至6任一项所述的功率控制电路，其特征在于，所述功率控制电路和所述缓启动电路相互独立设置；

或者，

所述功率控制电路和所述缓启动电路集成为一体。